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分贝单位(分贝是什么单位)

分贝是什么的单位?
答:分贝是增益(放大量)的单位。这是以电话的发明人、美国发明家亚历山大·贝尔(1847—1942)命名的单位,有时也作为声音大小的单位以及场强或信号强度的单位。
分贝是一个对数单位。要知道分贝是什么,先得讲一下“对数”是什么。
“对数运算”是一种数学计算方法,优点在于可以简化运算,即变乘除为加减,变乘方开方为乘除。对数运算分为普通对数、常用对数、自然对数。普通对数是以“任意数”为底的对数,常用对数是以“10”为底的对数,自然对数是以自然数“e”为底的对数。其中,以常用对数(以10为底)最为经常使用,平时我们所讲的对数,如果不加特别的注明,全是以10为底的常用对数。
对数运算 号称继加、减、乘、除、乘方、开方之后的第7种运算方式。减法是加法的逆运算,除法是乘法的逆运算,开方是乘方的逆运算,对数运算也是乘方的另一种逆运算:乘方运算是已知“底”和“指数”求“幂”,开方运算是已知“幂”和“指数”求“底”。而对数运算是已知“底”和“幂”求“指数”。常用对数是以“10”为底的对数,具体的说,一个数,求对数就是求这个数(真数)是10的几次方。

10的1次方等于10, 2次方等于100,3次方等于1000,4次方等于10000……,所以10的对数等于1,100的对数等于2,1000的对数等于3……。
10的-1次方等于0.1,10的-2次方等于0.01,10的-3次方等于0.001……,所以对数若是负值说明真数比1小。
由于任何数的0次方都等于1,10的不管是几次方都不可能是负数,所以0和负数无对数。
2的对数是几,就是求2是10的几次方,似乎很难回答,但是我们可以借助计算器很容易的算出等于0.301,也能算出3的对数是0.477,4的对数是0.602,5的对数是0.699,……。
20的对数是1.301,30的对数是1.477,40的对数是1.602……,200的对数是2.301,300的对数是2.477,……。20000的对数是4.301,0.02的对数是-2.301……。这些对数尾数一样,首数不同(首数加1就是真数的位数)。
一个数一旦取对数,就发生了脱胎换骨的变化:一个数,例如23456,取对数是4.370,可见对数值分两个部分:小数点前的部分“4”叫“首数”,说明这个数有几位(4代表5位,2代表3位,3代表4位,真值比对数的首数多1位),即表示数量级;小数点后的部分“.370”叫“尾数”,说明这个数到底是几,即具体数字。23.456虽然比23456小1000倍,但是两个数取对数的尾数是相同的:都是“.370”。而只是首数不同:23.456取对数是1.370,23456取对数是4.370。首数是1说明这个数比10大(10的对数等于1),比100小(100的对数等于2);尾数0.370代表此数字码比2大比3小(因为2的对数是0.3010,3的对数是0.4771)。对数的计算过去靠查“数学用表”或拉计算尺,现在简单了,计算器一按就出结果。
讲完了“对数”,就该讲“分贝”了。我们知道,电路中放大器的放大量(放大倍数)一般是10到100,多级放大器的放大量是各级放大器的放大量的乘积,往往是一个成千上万的数字,计算起来很不方便还容易搞错,使用“分贝”就方便多了,因为分贝是对数单位,不但可以变乘除为加减,最大还不超过三位数。
增益(放大量)取对数就是“贝尔”数,再乘以10(电功率、声功率)或20(电压或电流、声压),就是“分贝”数了。
分贝为什么要用对数来计量?
答:我们知道,电路中放大器的放大量(放大倍数)一般每级是10到100,多级放大器的放大量是各级放大器的放大量的乘积,往往是一个成千上万、非常巨大的数字,计算起来很不方便还容易搞错(因为位数太多,万一少写一个0,就差之厘毫、失之千里),使用“分贝”就方便多了,因为分贝是对数单位,可以变乘除为加减,各放大器的放大量直接把分贝数相加即可,还很不容易搞错,因为用分贝计算可以把成千万甚至几百亿的数字,变成一个不超过三位数的数字,这样计算就很容易了。
将放大器的增益(放大倍数,其值等于输出电平除以输入电平,是个无量纲量,即不名数)取对数,该值便是“贝尔”数,将该值乘以10(计算功率时)或乘以20(计算电压或电流时),得数就是放大器的增益的“分贝”数。这是因为用分贝表示增益的原意是为了简化运算,可取对数后的数字却是一个无限不循环小数(无理数),所以,依此计算仍然达不到简化运算的目的;为简化,规定:小数点后就留1位,其余部分四舍五入。又可以变乘除为加减,的确简化了运算。
例如:一个电压放大器的放大倍数是50倍,50取对数是1.699,小数点后留一位、四舍五入得1.7,这就是贝尔数,乘以20,等于34,这就是分贝数。放大倍数50就是34分贝。为计算方便,一般分贝数也不要小数。同理,2倍等于6分贝,3倍等于10分贝,4倍等于12分贝,5倍等于14分贝,6倍等于16分贝……10倍等于20分贝,20倍等于26分贝,30倍等于30分贝,40倍等于32分贝,50倍等于34分贝,60倍等于36分贝,100倍等于40分贝,1000倍等于60分贝。
分贝是一个对数单位,用它来度量声音的大小正好符合人耳的听觉特征。
人们规定:把人能刚刚听到的最小声音(学名叫“闻阈”)定为0分贝,把大到能刺痛了耳朵的声音(学名叫“痛阈”)定为120分贝。这样,凡是人们能听到的声音都能够度量:例如,枕边窃窃私语和滴水声是20至30分贝,平时谈话是40至50分贝,嘈杂的街道上的噪声是60至70分贝,大型机器附近和正在演奏的交响乐队中间是80至90分贝,而枪声、鞭炮声和喷气式飞机发动机附近超过120分贝。
衡量声音大小有“声压级”和“声强级”、“声功率级”三套计量方法,由于计算公式不同,结果也不一样。但是在60分贝以下结果还是相差不多的,如果没有特别的注明,一般都是指“声压级”。
那么,什么是声音分贝数的“计权”?
由于人耳固有的毛病,对强度(大小)相同、频率(音调)不同的声音感觉却是强度不同,特别是50分贝以下的小信号,有的频率上竟然会相差30分贝以上。衡量人们听到声音大小的主观感受的度量标准叫“响度”,单位是“㕫”。
人耳最敏灵的频率是3000~3500赫兹附近,不大的一点声音就感到钻耳朵。而人们对40赫兹以下的低频和10000赫兹以上的高频,耳朵就比较“皮”,灵敏度很低,而且年龄越大,耳朵越背,越是高频越听不到。这样,就产生了测量声音的仪器(声压计)的测量结果,和人耳对同一声压级的频率不同的声音,感觉不一致的弊病。为了纠正测量仪器的这种弊病(实际是人耳的毛病,但无法纠正所有人的耳朵,只能让仪器来适应人),在测量仪器的输入回路中增加一个网络,使仪器的对不同频率声音的测量结果(声压级的分贝数)与人耳的听觉(响度)基本一致,这种方法叫“计权”。通常在测量结果后边用括号内来注明计权类型。

常用的计权方法有A计权、B计权、C计权三种。
A计权是以人耳50分贝那条等响曲线(不同频率的声音,人们感到响度大小相同的一组曲线,这组曲线基本都呈现“对号”的形状,声音越小,曲线弯曲得越厉害)来校正仪器的输入回路,比较适合小信号(声音)的情况,B计权是以人耳70分贝那条等响曲线来校正仪器的输入回路,比较适合中等信号的情况,C计权是以人耳110分贝那条等响曲线来校正仪器的输入回路,是模拟人耳在大信号时对不同频率声音的感受。经过“计权”校正,用声强计测量出的声音强度大小和人耳听到的主观感受就相差不多了,现在用的最多的是A计权。

用分贝计算声音的大小最符合人类的听觉习惯,例如,当通入一个音箱的声音信号电功率从0.1瓦增长到1瓦时,仅增加了0.9瓦,听感是声音响了很多,用分贝表示是10分贝的变化;而从1瓦增加到2瓦时,增加了1瓦,比上次增加的还多,听感是声音响度就差不太多,用分贝表示变化是3分贝;再从10瓦增强到11瓦时,这次还是增加了1瓦,但几乎没有人能分辨出响度的变化来,用分贝表示是0.4分贝。如果用功率值表示变化差不多都是1瓦,而用增益表示就成了10dB,3dB和0.4dB,可见用分贝表示声音最能反映人耳听觉的响度差别了。

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最后编辑于:2021/10/16作者: 龙口整形网

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